-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung einer Gewindewalzbacke
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, eine dadurch hergestellte Walzbacke und mit
eine mit der Walzbacke herstellbare Kugelumlaufspindel.
-
Die
Bildung von Rillen beispielsweise im Schaft einer Kugelumlaufspindel
kann durch Walzen oder Schleifen erfolgen. Ein Walzprozess wird
verwendet, um eine universelle Kugelumlaufspindel herzustellen,
während
ein Schleifprozess verwendet wird, um eine Präzisionskugelumlaufspindel herzustellen.
Die Bildung von Rillen für
eine gewalzte Kugelumlaufspindel kann durch einen Prozess des Übertragens
der Form von zwei oder drei Walzbacken (im folgenden als "Walzbacken" bezeichnet) erfolgen.
Daher ergibt die Bildung von Rillen durch den Übertragungsprozess eine höhere Produktivität als der
Schleifprozess. Der Walzprozess ermöglicht eine Massenproduktion
bei geringen Kosten und in Übereinstimmung
mit der Standardspezifikation.
-
Aus
JP 9-133195-A ist
eine beispielhafte Backe bekannt. Wie in
6 gezeigt
ist, umfasst eine Walzbacke
1 einen zylindrischen Abschnitt
2 sowie konische
Abschnitte
3,
3',
die mit den beiden Enden des zylindrischen Abschnitts
2 verbunden
sind und deren Durchmesser in Richtung zu ihrem jeweiligen äußeren Ende
abnimmt. Über
dem Bereich, der von dem einen konischen Abschnitt
3 über den
zylindrischen Abschnitt
2 zu dem anderen konischen Abschnitt
3' reicht, ist
ein ununterbrochener schraubenlinienförmiger Walzvorsprung
8 (Dancette-Abschnitt) ausgebildet.
Eine gedachte Fläche,
die die Scheitelpunkte der schraubenlinienförmigen Vorsprünge
8 auf
dem zylindrischen Abschnitt
2 verbindet, bildet eine zylindrische
Umfangsfläche
6 des
zylindrischen Abschnitts
2, die einen geradlinigen Abschnitt
S definiert. Die gedachten Flächen,
die die Scheitelpunkte der schraubenlinienförmigen Vorsprünge auf
den konischen Abschnitten
3,
3' verbinden, bilden jeweils konische
Umfangsflächen
7,
7' der konischen
Abschnitte. Die konische Umfangsfläche
7 bildet mit der zylindrischen
Umfangsfläche
6 einen
vorgegebenen Winkel θ (im
Bereich von 2° bis
15°), um
einen Angriffabschnitt K zu bilden. Die konische Seitenfläche
7' bildet mit
der zylindrischen Umfangsfläche
6 einen vorgegebenen
Winkel θ' (im Bereich von
2° bis 90°), um einen
Reliefabschnitt N zu bilden.
-
Wenn
diese Walzbacke verwendet wird, um im Schaft einer Kugelumlaufspindel
durch Walzen ein Gewinde zu erzeugen, weichen die Steigungswinkel der
Walzbacke 1 und die Steigungswinkel eines Stabmaterials
jeweils um einen vorgegebenen Wert voneinander ab, wenn die Walzbacke 1 gegen
das Stabmaterial gepreßt
wird. Dadurch werden die Walzbacke 1 und das Stabmaterial
mit einer Kraft beaufschlagt, die bestrebt ist, diese beiden Elemente relativ
zueinander zu drehen, außerdem
wird ein Wanderphänomen
erzeugt. Folglich gelangen die Walzbacke 1 und das Stabmaterial
automatisch in einen Walzvorgang, wobei sie eine Relativbewegung
in axialer Richtung (Längsrichtung)
ausführen.
Während
des Walzens führt
die Walzbacke 1 einen Relativbewegung zur Seite ihres Angriffabschnitts
K aus. Da in dem Stabmaterial eine Gewinderille entsprechend einer
allmählichen
Zunahme des Angriffsbetrags durch die Walzbacke 1, der
von der Größe des Neigungswinkels θ abhängt, gebildet
wird, kann der Widerstand während
des Walzens gesenkt werden.
-
Der
Prozeß,
der die Bildung eines Gewindes während
eines Längsvorschubs
durch das durch die Abweichung der Steigungswinkel der Walzbacke
und des Stapelmaterials hervorgerufene Wanderphänomen umfaßt, wird als "Durchwalzen" bezeichnet und ist
bisher in großem
Umfang angewendet worden.
-
Bei
dieser Walzbacke sind die Längsschnittformen
der schraubenlinienförmigen
Vorsprünge (Dancette-Abschnitt)
auf dem konischen Angriffabschnitt K und auf dem Reliefabschnitt
N von jenem des nicht konischen geradlinigen Abschnitts S verschieden.
Um diese Walzbacke durch Schleifen herzustellen, müssen unterschiedliche
Schleifscheiben verwendet werden, um den geradlinigen Abschnitt
S einerseits und den Angriffabschnitt K und den Reliefabschnitt
N andererseits zu schleifen. 7 zeigt ein
Beispiel eines Verfahrens für
die Herstellung einer Walzbacke. Zum Schleifen des geradlinigen
Abschnitts S der Walzbacke 1 wird eine Schleifscheibe A
verwendet. Zum Schleifen des Angriffabschnitts K wird eine weitere
Schleifscheibe B verwendet. Schließlich wird zum Schleifen des
Reliefabschnitts N, der in bezug auf den Angriffabschnitt K in entgegengesetzter
Richtung geneigt ist, eine weitere Schleifscheibe C verwendet. Daher
müssen
mindestens drei unterschiedliche Schleifscheiben verwendet werden.
Diese drei Schleifvorgänge
werden unabhängig
voneinander unter der Steuerung der axialen Position ausgeführt.
-
Im
Fall der herkömmlichen
Walzbacke kann es jedoch leicht vorkommen, daß die Dancette-Abschnitte auf
dem Angriffabschnitt K, dem geradlinigen Abschnitt S und dem Reliefabschnitt
N, die durch unterschiedliche Schleifscheiben hergestellt werden, unterschiedliche
Formen besitzen. Außerdem
kann für
die Verbindung dieser Abschnitte nur schwer die gewünschte Bearbeitungsgenauigkeit
erzielt werden. Daher besitzt die herkömmliche Walzbacke die Nachteile,
daß
- (i) die Verbindung zwischen den verschiedenen Abschnitten
eine Kante aufweisen kann und
- (ii) die Verwendung mehrerer Schleifscheiben A, B und C die
Kosten erhöht.
-
Weiterhin
muss immer dann, wenn sich der Neigungswinkel θ des Angriffabschnitts K und
der Neigungswinkel θ' des Reliefabschnitts
N voneinander unterscheiden, eine weitere Schleifscheibe entsprechend
vorbereitet werden. Daher ist es im Hinblick auf die Kosten und
die Genauigkeit nicht zweckmäßig, den
Angriffabschnitt K mit mehreren unterschiedlichen Neigungswinkeln
zu versehen. Darüber hinaus
ist es nicht möglich,
den Angriffabschnitt K so auszubilden, dass sich die Neigungswinkel
kontinuierlich ändern.
-
-
In
den letzten Jahren ist ein wachsender Bedarf an gewalzten Kugelumlaufspindeln
entstanden, die mit höherer
Produktivität
hergestellt werden können
und dennoch die gleichen Betriebseigenschaften wie die durch Schleifen
hergestellte Präzisionskugelumlaufspindel
besitzen. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass die Kugelumlaufspindel,
die durch Walzen unter Verwendung einer herkömmlichen Walzbacke mit geringer
Genauigkeit bei der Übertragung
des Dancette-Abschnitts und der Verbindung der verschiedenen Abschnitte
hergestellt wird, nicht die strengen Anforderung wie etwa eine Verbesserung der
Positionsgenauigkeit, eine Verlängerung
der Lebensdauer und eine Geräuschreduzierung
erfüllen kann.
-
Wenn
ferner eine herkömmliche
Walzbacke, die auf der Verbindung zwischen den verschiedenen Abschnitten
eine Kante besitzt, verwendet wird, um eine Kugelumlaufspindel herzustellen,
wird die Beanspruchung auf den Kantenabschnitt konzentriert, was sich
auf die Genauigkeit der Form der Gewinderille in der Kugelumlaufspindel
nachteilig auswirkt.
-
Wenn
darüber
hinaus eine Durchwalzbacke verwendet wird, wirkt sich die Größe des Neigungswinkels θ des Angriffab schnitts
A auf die Genauigkeit der Gewinderille im Schaft der Kugelumlaufspindel nachteilig
aus. Um die Genauigkeit zu verbessern, kann der Neigungswinkel θ der Walzbacke
verringert werden (wobei eine übermäßige Verringerung
des Neigungswinkels θ ebenfalls
ungünstig
ist). Dies erfordert jedoch eine Backe mit sehr großer Breite,
was die Herstellungskosten erhöht.
Weiterhin erfordert das Walzen eine erhöhte Presskraft, die eine Vorrichtung
mit großen
Abmessungen notwendig macht.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Probleme
zu lösen
und die Herstellung von Walzbacken und Kugelumlaufspindeln dahingehend
zu verbessern, dass sich die Walzbacken für die Gewinderillen im Schaft
einer Kugelumlaufspindel mit weniger Aufwand und höherer Genauigkeit
herstellen lassen, so dass auch die Kugelumlaufspindel letztlich
mit höherer
Präzision
hergestellt werden kann.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren zum Herstellen einer Walzbacke mit den Merkmalen
des Anspruchs 1, durch eine solchermaßen hergestellte Walzbacke
mit den Merkmalen des Anspruchs 5 sowie durch eine mittels solch
einer Walzbacke hergestellte Kugelumlaufspindel mit den Merkmalen
des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
in den weiteren abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
-
Die
erfindungsgemäße Walzbacke
für eine Kugelumlaufspindel
kann auf der Umfangsfläche
eines Kugelumlaufspindelmaterials durch Walzen eine hochgenaue Gewinderille
herstellen.
-
Die
erfindungsgemäße Kugelumlaufspindel hat
den Vorteil, dass bei ihr die Positionierungsgenauigkeit verbessert
und das Betriebsgeräusch
reduziert sind.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der
folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnungen
Bezug nimmt; es zeigen:
-
1 eine
Schnittansicht zur Erläuterung der
Gewindewalzbacke gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
-
2 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Ausführungsform
des Verfahrens für die
Herstellung der Gewindewalzbacke nach 1;
-
3 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens für
die Herstellung der Gewindewalzbacke nach 1;
-
4 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Querschnittsform eines schraubenlinienförmigen Vorsprungs 12s,
der durch Schleifen eines groben Walzabschnitts k3,
eines mittelfeinen Walzabschnitts k2 bzw.
eines feinen Walzabschnitts k1 auf dem Angriffabschnitt
K der Gewindewalzbacke nach 1 gebildet
worden ist;
-
5 eine
Darstellung, die erläutert,
wie sich die Querschnittsform der Rille, die durch Walzen durch
den Angriffabschnitt K der Backe bei der Herstellung des Gewindes
im Werkstück
W durch Walzen mittels der Walzbacke gebildet wird, im Vergleich zum
herkömmlichen
Fall ändert;
-
6 die
bereits erwähnte
Schnittansicht zur Erläuterung
einer beispielhaften herkömmlichen Gewindewalzbacke;
-
7 die
bereits erwähnte
schematische Darstellung zur Erläuterung
eines beispielhaften Verfahrens für die Herstellung einer Gewindewalzbacke;
-
8 eine
Schnittansicht zur Erläuterung
einer Gewindewalzbacke gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
-
9 eine
Darstellung zur Erläuterung
der Gewinderille, die durch Walzen mit einer herkömmlichen
Walzbacke hergestellt worden ist; und
-
10 eine
Darstellung zur Erläuterung
einer Gewinderille, die durch Walzen mit einer erfindungsgemäßen Walzbacke
hergestellt worden ist.
-
1 ist
eine allgemeine Schnittansicht (teilweise unter Darstellung der äußeren Form)
einer Walzbacke für
Kugelumlaufspindeln gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Die Walzbacke 11 ist eine im allgemeinen
zylindrische Walze mit einem schraubenlinienförmigen Vorsprung 12.
Der schraubenlinienförmige
Vorsprung 12 besitzt einen bergförmigen Querschnitt, einen sogenannten
Dancette-Abschnitt, der mit konstanter Steigung auf im wesentlichen
der gesamten Länge
des Umfangs der Walze kontinuierlich ausgebildet ist. Im Betrieb
führt die Walzbacke
ein Durchwalzen eines Stabmaterials einer Kugelumlaufspindel (Werkstück W) aus,
um darin eine genau spezifizierte Kugelumlauf-Gewinderille auszubilden.
-
Die
Backe 11 besitzt einen schraubenlinienförmigen Vorsprung 12s,
der mehrere Berge enthält. Jeder
Berg besitzt auf dem geradlinigen Abschnitt S, der sich in der Mitte
der Backe befindet, im wesentlichen die gleiche Form und im wesentlichen
die gleichen Abmessungen. Die Form des schraubenlinienförmigen Vorsprungs 12s wird
an die Gewin derille im fertiggestellten Schaft der Kugelumlaufspindel übertragen.
In 1 ist auf der linken Seite des geradlinigen Abschnitts
S (Richtung der Relativbewegung der Walzbacke 11 in bezug
auf das Stabmaterial) ein Angriffabschnitt K gezeigt. Ein schraubenlinienförmiger Vorsprung 12k,
der mit zunehmendem Abstand vom schraubenlinienförmigen Abschnitt 12s kontinuierlich und
allmählich
kleiner wird, weist auf dem Angriffabschnitt K mehrere Windungen
auf. Andererseits ist auf der rechten Seite des geradlinigen Abschnitts
S ein Reliefabschnitt N gezeigt. Ein schraubenlinienförmiger Vorsprung 12n,
der mit zunehmendem Abstand vom schraubenlinienförmigen Vorsprung 12s kontinuierlich
und allmählich
kleiner wird, weist auf dem Reliefabschnitt N ungefähr eine
Windung auf. Ferner ist die Ecke des Endes des Stabmaterials an dem
schraubenlinienförmigen
Vorsprung 12n abgeschrägt,
um einen Reliefabschnitt 13 mit dem Außendurchmesser der Spindel
zu bilden. Die Verbindung zwischen dem Angriffabschnitt K und dem
geradlinigen Abschnitt S sowie zwischen dem geradlinigen Abschnitt
S und dem Reliefabschnitt N besitzt einen geringen oder keinen Höhenunterschied.
In dieser Anordnung gehen der Angriffabschnitt K, der geradlinige
Abschnitt S und der Reliefabschnitt N gleichmäßig ineinander über.
-
Der
Angriffabschnitt K umfaßt
einen groben Walzabschnitt k3, der bei Beginn
des Durchwalzens tief in die äußere Oberfläche des
Stabmaterials eindringt, einen mittelfeinen Walzabschnitt k2, der anschließend verhältnismäßig tief, aber weniger tief
als der grobe Walzabschnitt k3, in das Stabmaterial
eindringt, und einen feinen Walzabschnitt k1,
der mit dem geradlinigen Abschnitt S verbunden ist und am Ende am
wenigsten tief in das Stabmaterial eindringt.
-
Im
folgenden wird ein Verfahren (Schleifverfahren) für die Herstellung
einer Gewindewalzbacke gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
-
Zum
Schleifen eines Backenwerkstücks
mit einem schraubenlinienförmigen
Vorsprung, der darauf im voraus mit einer von mehreren verschiedenen Backenschleifscheiben
ausgebildet worden ist, sind zwei Bearbeitungsprozesse vorgesehen.
Wie in 2 gezeigt ist, umfaßt einer der beiden Prozesse die
Verwendung einer Schleifscheibe 15 zum Schleifen der Berge
auf der Backe 11 mit einer im wesentlichen halbbogenförmigen Rille
(Rille in Form eines gotischen Bogens), die mit einer Spitze in
der Mitte des Querschnitts hergestellt wird. Dieser Herstellungsprozeß wird im
folgenden als "Backenbildungsprozeß 1" bezeichnet.
-
In
dem Prozeß 1 für die Bildung
der Walzbacke gemäß der Erfindung
werden der Angriffabschnitt K, der geradlinige Abschnitt S und der
Reliefabschnitt N der Walzbacke 1 sämtlich durch dieselbe Schleifscheibe 15 geschliffen.
Die Schleifsteigung L der Schleifscheibe 15 unterscheidet
sich jedoch von einem Abschnitt zum nächsten. Mit anderen Worten, nach
dem Schleifen des geradlinigen Abschnitts S wird das Schleifen des
schraubenlinienförmigen
Vorsprungs 12k am Angriffabschnitt K mit derselben Gewindesteigung
Ln wie jene des schraubenlinienförmigen
Abschnitts 12s auf dem geradlinigen Abschnitt S, jedoch
mit kontinuierlich und allmählich
abnehmender Berghöhe,
ausgeführt.
Die Schleifscheibe 15 wird somit auch für den Angriffabschnitt K verwendet. Während dieser
Prozedur wird die Schleifscheibe 15 in axialer Richtung
mit kontinuierlicher und allmählicher
Zunahme der Schleifsteigung Lk ohne Änderung der radialen Position
kontinuierlich bewegt.
-
Mit
anderen Worten, der feine Walzabschnitt k1 auf
dem Angriffabschnitt K wird mit kontinuierlicher und allmäh licher
Zunahme der Schleifsteigung geschliffen. Beispielsweise wird der
feine Walzabschnitt k1 auf dem Angriffabschnitt
K durch Bewegen der Schleifscheibe 15 zunächst mit
einer Schleifsteigung Lk1, die geringfügig größer (plus α1)
als die Schleifsteigung Ls des geradlinigen Abschnitts S ist, dann im
folgenden mittelfeinen Walzabschnitt k2 mit
einer Schleifsteigung Lk2, die nochmals
geringfügig
größer (plus α2)
als die Schleifsteigung Ls des geradlinigen Abschnitts S ist, und
schließlich
im groben Walzabschnitt k3 am vorderen Ende
mit einer Schleifsteigung Lk3, die nochmals
geringfügig
größer (plus α3)
als die Schleifsteigung Ls des geradlinigen Abschnitts S ist, geschliffen.
Auf diese Weise wird eine Seite (hier die rechte Seite) des schraubenlinienförmigen Vorsprungs 12k am
Angriffabschnitt K der Walzbacke 11 durch die Schulter
der Rille 15m der Schleifscheibe geschliffen.
-
Sobald
das Schleifen des Angriffabschnitts K beginnend beim feinen Walzabschnitt
k1 und endend beim groben Walzabschnitt
k3 mit den Schleifsteigungen Lk1 bis
Lk3, die von der Schleifsteigung Ls des geradlinigen
Abschnitts S ausgehend allmählich
zunehmen, ausgeführt
worden ist, wird das Schleifen des Angriffabschnitts K beginnend
mit dem feinen Walzabschnitt k1 und endend
mit dem groben Walzabschnitt k3 durch Bewegen
der Schleifscheibe 15 mit den Schleifsteigungen Lk1 bis Lk3, die im
Gegensatz zum ersten Schleifen allmählich abnehmen, erneut ausgeführt. Während der
zweiten Schleifprozedur wird die andere Seite (hier die linke Seite)
des schraubenlinienförmigen
Vorsprungs 12k durch die andere Schulter der Rille 15m der
Schleifscheibe geschliffen. Selbstverständlich ist die Anzahl der Schleifvorgänge nicht
auf eins eingeschränkt.
Falls notwendig, kann das Schleifen mehrmals mit unterschiedlichen
Schleifsteigungen ausgeführt
werden. Auf diese Weise kann der schraubenlinien förmige Vorsprung 12k auf
dem feinen Walzabschnitt k1, der in Richtung
der relativen Bewegung der Walzbacke 11 allmählich kleiner
wird, kontinuierlich mit derselben Schleifscheibe 15 geschliffen
werden. Durch Ausführen
des Schleifens des dem geradlinigen Abschnitt S folgenden Walzabschnitts
kann die Verbindungsgenauigkeit verbessert werden.
-
In ähnlicher
Weise kann das Schleifen des Reliefabschnitts N der Walzbacke 11 durch
Bewegen der Schleifscheibe 15 mit einer Schleifsteigung,
die geringfügig
größer als
jene des geradlinigen Abschnitts S ist, und dann mit einer Schleifsteigung,
die geringfügig
kleiner als jene des geradlinigen Abschnitts S ist, ausgeführt werden.
-
Im
folgenden wird ein Bildungsprozeß 2, der den anderen
Prozeß der
Bildung der Gewindewalzbacke darstellt, beschrieben.
-
In
diesem Bildungsprozeß 2 unterscheidet sich
die Form der Schleifscheibe 16 von jener der obenbeschriebenen
Schleifscheibe 15, wie in 3 gezeigt
ist. Mit anderen Worten, die Schleifscheibe 16 besitzt
ein Paar Rillen 16m in Form eines Viertelbogens, die auf
der jeweiligen Kante ausgebildet sind, die durch die Seitenwand
und die untere Oberfläche
gebildet ist.
-
Ähnlich wie
im Bildungsprozeß 1 wird
der schraubenlinienförmige
Vorsprung 12 nacheinander auf beiden Seiten unter Verwendung
lediglich einer Schleifscheibe 16 auf dem Angriffabschnitt
K, dem geradlinigen Abschnitt S und dem Reliefabschnitt N der Walzbacke 11 mit
einer Schleifsteigung geschliffen, die von einem Abschnitt zum nächsten unterschiedlich
ist. Auf diese Weise kann der schraubenlinienförmige Vorsprung 12k auf
dem feinen Walzabschnitt K, der in Richtung der Relativbewegung
der Walzbacke 11 allmählich
kleiner wird, mit derselben Schleifscheibe 16 wie jener,
die für
den geradlinigen Abschnitt S verwendet wird, kontinuierlich geschliffen werden.
Das Schleifen des Reliefabschnitts N der Walzbacke 11 kann ähnlich wie
im Bildungsprozeß 1 ausgeführt werden.
-
Bei
der oben beschriebenen Gewindewalzbacke 11 und ihrem Herstellungsprozeß können unabhängig davon,
ob der Bildungsprozeß 1 oder
der Bildungsprozeß 2 verwendet
wird, der Angriffabschnitt K, der geradlinige Abschnitt S und der
Reliefabschnitt N mit derselben Schleifscheibe kontinuierlich geschliffen
werden, wodurch nicht nur die Produktionskosten gesenkt, sondern
auch die zahlreichen folgenden vorteilhaften Wirkungen erhalten werden
können:
- (i) Da das Schleifen lediglich durch eine einzige Schleifscheibe
ausgeführt
wird und die Bewegung der Schleifscheibe gesteuert wird, besitzt
die sich ergebende Walzbacke 11 in bezug auf die Form des
schraubenlinienförmigen
Vorsprungs 12, in Bezug auf die Verbindung zwischen dem
Angriffabschnitt K und dem geradlinigen Abschnitt S einerseits und
zwischen dem geradlinigen Abschnitt S und dem Reliefabschnitt N
andererseits eine hohe Genauigkeit und einen bestimmten Unterschied
zwischen den Steigungen des Angriffsabschnitts K und des geradlinigen
Abschnitts S einerseits und zwischen dem geradlinigen Abschnitt S
und dem Reliefabschnitt N andererseits. Daher besitzt die Gewinderille,
die durch Walzen mittels der Walzbacke 11 aus dem Werkstück W, das
das zu walzende Material darstellt, hergestellt wird, eine gesicherte
Formgenauigkeit und Zickzackanordnung in Laufrichtung längs der
Gewinderille (Steigungspräzision).
Somit kann eine Kugelumlaufspindel, die die strengen Anforderungen
hinsichtlich der Positionierungsgenauigkeit, der Lebensdauer, der
Geräuschunterdrückung und
dergleichen erfüllt,
geschaffen werden.
- (ii) Da die Verbindung einerseits zwischen dem Angriffabschnitt
K und dem geradlinigen Abschnitt S und andererseits zwischen dem
geradlinigen Abschnitt S und dem Reliefabschnitt N äußerst gleichmäßig ist
und keine Kante aufweist, tritt im Gegensatz zum herkömmlichen
Fall keine Konzentration der Beanspruchung auf, wenn in dem Werkstück W durch
Walzen eine Gewinderille ausgebildet wird, wodurch eine Verformung
der Gewinderille verhindert wird. Auch in dieser Hinsicht kann die
resultierende Gewinderille die gewünschte Formgenauigkeit aufweisen.
- (iii) Da die zum Bilden und Ausrichten der Rille in der Schleifscheibe
im Schleifschritt während
der Herstellung der Backe erforderliche Zeit im Vergleich zum herkömmlichen
Fall auf einen kleinen Wert oder auf null verringert werden kann,
können die
Herstellungskosten der Backe gesenkt werden.
- (iv) Da die Herstellung der Backe im Gegensatz zum herkömmlichen
Fall nicht die Verwendung mehrerer Schleifscheiben, die den mehreren
Rillenformen entsprechen, erfordert und eine Backe mit größerer Breite
als im herkömmlichen
Fall entworfen werden kann, können
die Kosten der Herstellung der Walzbacke gesenkt werden.
- (v) Für
die Gewindewalzbacke mit einem Angriffabschnitt K, der einen groben
Walzabschnitt k3, einen mittelfeinen Walzabschnitt
k2 und einen fei nen Walzabschnitt k1 aufweist, kann eine Einstellung des Walzbetrags
pro Umdrehung des Werkstücks
W vorgenommen werden, was bisher unmöglich war. In dieser Anordnung
kann durch Vorbestimmen des Änderungsgrades
der Schleifsteigung im Feinwalzbereich der Walzbacke auf einen kleinen
Wert und durch Vorbestimmen des Änderungsgrades
der Schleifsteigung im Grobwalzbereich der Walzbacke auf einen großen Wert
ein Walzen sowohl mit der erwünschten
Genauigkeit als auch mit dem erwünschten
Wirkungsgrad verwirklicht werden. Ferner kann durch kontinuierliches Ändern der
Schleifsteigung der Walzbetrag pro Umdrehung des Werkstücks genauer
eingestellt werden.
- (vi) In dem Fall, in dem das Walzen mittels einer Walzbacke,
die eine Neigung des Angriffabschnitts wie im herkömmlichen
Fall aufweist, ausgeführt
wird, tritt während
des Walzens an einigen Punkten ein Abschnitt A mit einem Durchmesser auf,
der größer als
der Außendurchmesser
des zu walzenden Werkstücks
W (des zu walzenden Materials) ist, wie in 9 gezeigt
ist. Im Gegensatz dazu kann in der Erfindung der Dancette-Abschnitt
durch den zylindrischen Abschnitt der Backe zerbrochen werden (siehe 8).
Somit kann während
des Walzens kein Abschnitt mit einem Durchmesser, der größer als
der Außendurchmesser
des Gewindes des Werkstücks
(des zu walzenden Materials) W auftreten. Daher kann ein Gewinde
mit einer Spezifikation, die das Walzen des Werkstücks W über das
Ende zum Mittelabschnitt ermöglicht,
verwendet werden, um eine Spindel herzustellen, deren Außendurchmesser nicht
teilweise größer als
der Außendurchmesser des
Gewindes des Werkstücks
W ist.
- (vii) In dem Fall, in dem die herkömmliche Backe verwendet wird,
weist der resultierende fertiggestellte Bereich am Boden der Gewinderille
eine starke Verformung und an der Schulter der Gewinderille eine
geringe Verformung auf (siehe 5). Dies
macht erforderlich, daß das
Material am Boden der Gewinderille in die Nähe der Schulter der Gewinderille
getrieben wird. Dies macht ferner eine größere Walzlast und ein größeres Walzdrehmoment
(Drehmoment zum Drehen der Backe) während des Walzens erforderlich.
In der Erfindung weist im Gegensatz dazu der resultierende fertiggestellte
Bereich am Boden der Gewinderille eine geringe Verformung und an
der Schulter der Gewinderille eine große Verformung auf (siehe 5).
Bei dieser Anordnung ist das Fließen des Materials während der
plastischen Verformung gleichmäßig, wodurch
die Notwendigkeit einer großen
Walzlast und/oder eines großen
Walzdrehmoments während
des Walzens beseitigt wird.
- (viii) In dem Fall, in dem die herkömmliche Backe verwendet wird,
zeigt die übertragene
Form der Rille bei einer plastischen Verformung (Änderung der
Extrusion durch die Backe) eine große Änderung. Da ferner ein Gewindepaar
(rechte Seite und linke Seite) nicht gleichmäßig übertragen werden kann, ist
es schwierig, eine gewalzte Kugelumlaufspindel mit hoher Genauigkeit
in bezug auf die Form der Rille herzustellen. Gemäß der Erfindung
kann im Gegensatz dazu das Fließen des
Materials sauber ausgeführt
werden, wodurch die Form der Rille selbst dann nur wenig geändert wird,
wenn sich die plastische Verformung ändert, so daß eine gleichmäßige Übertragung
des Paars Ge winderillen möglich
ist. Auf diese Weise kann eine gewalzte Kugelumlaufspindel mit unveränderlich
hoher Genauigkeit in bezug auf die Form der Rille hergestellt werden.
-
4 zeigt
den Querschnitt des geschliffenen schraubenlinienförmigen Vorsprungs 12s auf dem
groben Walzabschnitt k3, dem mittelfeinen
Walzabschnitt k2 und dem feinen Walzabschnitt
k1 des Angriffabschnitts K der Walzbacke 11 gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung in einer überlappenden
Darstellung. Der äußerste Umfang
stellt die endgültige
Form des feinen Walzabschnitts k1 dar.
-
5 zeigt,
wie sich die Form des Querschnitts der Rille, die durch Walzen durch
den Angriffabschnitt der Backe gebildet wird, während der Bildung der Gewinderille
im Werkstück
W durch eine Walzbacke ändert.
Die linke Hälfte
des Diagramms veranschaulicht die Formänderung bei einem Walzvorgang
durch eine herkömmliche
Backe, während die
rechte Hälfte
des Diagramms die Formänderung bei
einem Walzvorgang durch eine Backe gemäß der Erfindung veranschaulicht.
-
Im
Folgenden wird eine Walzbacke gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. 8 ist eine
Darstellung zur Erläuterung der
Walzbacke gemäß der zweiten
Ausführungsform der
Erfindung. In 8 ist eine Walzbacke 20 für eine Kugelumlaufspindel
durch einen Hauptbackenkörper (Walze) 21 gebildet,
der einen zylindrischen Abschnitt 21a und einen konischen
Reliefabschnitt 21b, der an einem Ende des zylindrischen
Abschnitts 21a gebildet ist, umfaßt. Der Hauptbackenkörper 21 umfaßt einen
schraubenlinienförmigen
Vorsprung (Dancette-Abschnitt) 22, der am Umfang von einem Ende
zum anderen kontinuierlich ausgebildet ist.
-
Der
schraubenlinienförmige
Vorsprung 22 umfaßt
einen Abschnitt 22a mit konstanter Höhe (im folgenden als "geradliniger Abschnitt" bezeichnet) und
einen Abschnitt 22b mit unterschiedlichen Höhen (im
folgenden als "Angriffabschnitt") bezeichnet. Der
Angriffabschnitt 22b ist an einem Ende des Hauptbackenkörpers 21,
das sich gegenüber
dem Reliefabschnitt 21b befindet, gebildet. Die zweite Ausführungsform
ist insofern gleich der ersten Ausführungsform, als nur der Angriffabschnitt 22b einen schraubenlinienförmigen Vorsprung
aufweist, der mit zunehmendem Abstand vom geradlinigen Abschnitt kontinuierlich
kleiner wird. Die zweite Ausführungsform
unterscheidet sich jedoch von der ersten Ausführungsform dadurch, daß sich die
Steigung der Schleifscheibe einmal über dem gesamten Bereich des
Angriffabschnitts 22b ändert
und der Dancette-Abschnitt
am Reliefabschnitt 21b gleich dem Reliefabschnitt der herkömmlichen
Walzbacke ist.
-
Die
Erfindung kann auch auf gewalzte Schrauben, die von einer Kugelumlaufspindel
verschieden sind, angewendet werden.
-
Der
Prozeß der
Bildung der Walzbacke ist nicht auf das Schleifen eingeschränkt. Alle
abtragenden Prozesse wie etwa ein Schleifen mit einem Formungswerkzeug
können
verwendet werden.
-
Wie
oben erwähnt
worden ist, kann mit der erfindungsgemäßen Gewindebacke ein Gewindedurchwalzen
ausgeführt
werden um im Spindelschaft durch Walzen eine Gewinderille bei verringerten
Kosten und mit hoher Genauigkeit auszubilden.
-
Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann eine Walzbacke für
eine Kugelumlaufspindel geschaffen werden, mit der eine Gewinderille
in dem Kugelumlaufspindel-Material durch Walzen bei gesenkten Kosten
und mit hoher Genauigkeit gebildet werden kann.
-
In
dem Verfahren kann eine Gewindewalzbacke hergestellt werden, die
einen Angriffabschnitt, einen geradlinigen Abschnitt und einen Reliefabschnitt umfaßt, wobei
stets die gleiche Backenschleifscheibe verwendet werden kann und
die Kosten verringert sind.
-
In
der erfindungsgemäßen Walzbacke
für eine
Kugelumlaufspindel kann die Genauigkeit der Positionierung der Kugelumlaufspindel
verbessert und das Geräusch
gesenkt werden.